技术领域
[0001] 本
发明涉及一种制备平铺片层的含铝Magadiite
层状硅酸盐的方法。
背景技术
[0002] Magadiite是一种层状的硅酸盐材料，它的化学式为Na2O·14SiO2·9H2O，其中的Na也可以被其它
碱金属元素，比如K，Rb和Cs等取代，Si也可以部分地被其它元素所取代，一般为三价元素，包括B，Al，Fe和Ga等。Magadiite层状硅酸盐的层间距在 左右，由于其层间距较大，因而可以容许较大的分子在其层间自由进出，从而在
吸附、催化和无机-高分子共
生物制备等方面具有广阔的应用前景。
[0003] Magadiite层状硅酸盐可以从自然界矿物中获取，也可以通过人工合成的方法得到。从上述来源得到的Magadiite层状硅酸盐多为球状或花菜状聚集体，且绝大多数不含铝。但在实际使用中，当Magadiite层状硅酸盐的片层均处于
水平分布的状态下时，它的八元环微孔处于垂直于其a-b面的方向，这非常有利于尺寸相近的有机大分子的扩散。所以制备片层为平铺状态的Magadiite层状硅酸盐，可以拓展其在催化及吸附分离上的应用。
[0004] 这方面的工作，报道的极少。Journal of Fluorine Chemistry,129(2008),1150报道将Magadiite层状硅酸盐用含氟的氯硅烷处理，增强片层的亲油性，使之分散成平铺状态。催化应用中，纯硅的层状硅酸
盐酸性极弱，如果能引入一定量的铝取代硅，则能产生Bronsted酸性位，极大的增强其催化活性。可是含铝的Magadiite层状硅酸盐片层与片层之间结合的更为牢固，除了静电吸引
力影响以外，为避免杂晶的生成，含铝Magadiite层状硅酸盐的合成多采用较低
温度和较长反应时间的合成条件，这也使得将球状或花菜状的含铝Magadiite层状硅酸盐转化为平铺片层的难度大大增加。
[0005] 本发明的目的则是为了克服
现有技术中的上述
缺陷，提供一种制备平铺片层的含铝Magadiite层状硅酸盐方法。
发明内容
[0006] 本发明提供一种制备平铺片层的含铝Magadiite层状硅酸盐方法，使得处于平铺状态片层的比例得到极大的提高，且片层形貌没有明显变化，拓展了含铝Magadiite层状硅酸盐在催化和吸附分离方面的应用前景。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：
[0008] 将含铝Magadiite层状硅酸盐和酸混合，然后将该混合物超声，产物分离、洗涤、干燥即得到平铺片层分布的Magadiite层状硅酸盐。
[0009] 上述技术方案中，所述含铝Magadiite层状硅酸盐的硅铝比不低于100，优选200～400。
[0010] 上述技术方案中，所述酸为盐
酸溶液，优选地，所述盐酸溶液的浓度为0.01～0.8mol/L。
[0011] 上述技术方案中，含铝Magadiite层状硅酸盐和盐酸溶液的重量配比为1：10～600，优选1：20～100。
[0012] 上述技术方案中，超声
频率为20～40KHz，优选20～28KHz.
[0013] 上述技术方案中，超声功率大于80W，优选80～200W。
[0014] 上述技术方案中，超声时间大于30min，优选2～4小时。
[0015] 上述技术方案中，超声仪水浴的温度为40～80℃。
[0016] 上述技术方案中，可以重复多次实行本方案，以得到更多平铺片层分布的Magadiite层状硅酸盐，优选重复1～3次。
[0017] 上述技术方案中，含铝Magadiite层状硅酸盐为片层团聚体，所述片层团聚体为球状或花菜状的。
[0018] 上述技术方案中，含铝Magadiite层状硅酸盐的制备方法为，包括如下步骤：
[0019] 将硅源、铝源、碱性物质A、聚乙二醇、碱金属盐S和水均匀混合得到混合物；将该混合物水热晶化，所得产物进行洗涤、干燥、
焙烧，得到含铝Magadiite层状硅酸盐。
[0020] 上述技术方案中，按照10SiO2:(0.012～0.05)Al2O3:(0.8～1.2)碱金属盐S:(0.9～1.05)碱性物质A:(0.5～5.0)聚乙二醇:(80～400)H2O的初始摩尔配比。
[0021] 上述技术方案中，晶化条件为95～155℃下水热晶化20～200小时。
[0022] 上述技术方案中，焙烧条件为500～850℃焙烧2-20小时。
[0023] 上述技术方案中，硅源包括选自硅溶胶，固体硅胶，气相白
炭黑，无定形
二氧化硅或有机硅脂中的至少一种。
[0024] 上述技术方案中，铝源包括选自偏铝酸钠，
硫酸铝，
硝酸铝，异丙醇铝，拟薄水铝石中的至少一种。
[0025] 上述技术方案中，碱性物质A包括选自氧化锂，氧化钠、氧化
钾、氧化铯，氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化铷和氢氧化铯中的至少一种。
[0026] 上述技术方案中，碱金属盐S的碱金属元素包括选自Li,Na,K,Rb,Cs中的至少一种。本发明一
实施例中，为氟化钠。
[0027] 上述技术方案中，聚乙二醇的平均分子量介于200至1000之间。本发明一实施例中为300。
[0028] 本发明通过将含铝Magadiite层状硅酸盐加入盐酸
溶剂中，然后将该混合物置于超声仪内一次或多次超声，使得处于平铺状态片层的比例得到极大的提高，且片层形貌较处理之前没有明显变化，从而较好地解决了该技术问题。
附图说明
[0029] 图1为实施例1所得Mag-1的电镜图；
[0030] 图2为实施例2所得Mag-2的电镜图；
[0031] 图3为对比例1所得Mag-1-sonic的电镜图；
[0032] 图4为对比例2所得Mag-2-H的电镜图；
[0033] 图5为sonic-H-1的电镜图；
[0034] 图6为sonic-H-1(3)的电镜图；
[0035] 图7为sonic-H-2(2)的电镜图；
[0036] 图8为sonic-H-3的电镜图；
[0037] 图9为sonic-H-4(3)的电镜图；
[0038] 图10为实施例6所得Mag-3的电镜图；
[0039] 图11为sonic-H-5(3)的电镜图。
具体实施方式
[0040] 下面的实例将详细描述本发明的应用，但本发明的范围应不受这些实例的限制。
[0041] 【实施例1】
[0042] 将8.8g NaF、0.86g NaAlO2、49g 30wt％NaOH水溶液、288ml水均匀混合后，加入300g 50wt％PEG 300(平均分子量约为300的聚乙二醇)，搅拌1小时后，在剧烈搅拌的状态下缓慢加入242ml 40％硅溶胶溶液。搅拌2小时后，转移至密闭反应釜，160℃反应78小时。
反应结束后经分离、去离子水洗涤、干燥后，经XRD鉴定为Magadiite层状硅酸盐，硅铝比约
200。该产物命名为Mag-1，电镜照片如图1。由图1可见，所制备的含铝Magadiite层状硅酸盐绝大部分为球状或花菜状的片层团聚体。
[0043] 取Mag-1，1g，加入0.05mol/L盐酸溶液500g，超声频率20KHz，功率80W，水浴温度40℃，超声4小时。产物洗涤过滤烘干，命名为sonic-H-1，电镜照片如图5。
[0044] 【实施例2】
[0045] 将9.0g NaF、0.44g NaAlO2、49g 30wt％NaOH水溶液、288ml水均匀混合后，加入300g 50wt％PEG 300(平均分子量约为300的聚乙二醇)，搅拌1小时后，在剧烈搅拌的状态下缓慢加入240ml 40％硅溶胶溶液。搅拌2小时后，转移至密闭反应釜，160℃反应91小时。
反应结束后经分离、去离子水洗涤、干燥后，经XRD鉴定为Magadiite层状硅酸盐，硅铝比约
400。该产物命名为Mag-2，电镜照片如图2。由图2可见，所制备的Magadiite层状硅酸盐绝大部分为球状或花菜状的片层团聚体。
[0046] 取Mag-2，1g，加入0.8mol/L盐酸溶液20g，超声频率40KHz，功率200W，水浴温度80℃，超声30分钟。产物洗涤过滤后，按以上条件重复操作一次，产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-2(2)，电镜照片如图7。
[0047] 【对比例1】
[0048] 取Mag-1，1g，加入600g去离子水，超声频率40KHz，功率200W，超声2小时。产物洗涤过滤烘干，命名为Mag-1-sonic。电镜照片如图3。由图可见，Magadiite层状硅酸盐形貌没有明显变化。
[0049] 【对比例2】
[0050] 取Mag-2，1g，加入0.05mol/L盐酸溶液20g，60℃水浴下搅拌2小时，如此重复三次，产物洗涤过滤烘干，命名为Mag-2-H。电镜照片如图4，形貌没有明显变化。
[0051] 【实施例3】
[0052] 将按实施例1方法制得的sonic-H-1，1g，按实施例1所述条件重复超声两次，即加入0.05mol/L盐酸溶液500g，超声频率20KHz，功率80W，水浴温度40℃，超声4小时。产物过滤烘干后命名为sonic-H-1(3)，电镜照片如图6。
[0053] 由图6可见，Magadiite层状硅酸盐的绝大部分片层已经是平铺分布，球状或花菜状团聚体几乎消失了。
[0054] 【实施例4】
[0055] 取Mag-2，1g，加入0.5mol/L盐酸溶液120g，超声频率28KHz，功率80W，水浴温度60℃，超声2小时。产物洗涤过滤烘干后命名为sonic-H-3，电镜照片如图8。
[0056] 【实施例5】
[0057] 取Mag-1，1g，加入0.1mol/L盐酸溶液200g，超声频率28KHz，功率80W，水浴温度80℃，超声4小时。产物洗涤过滤后，按以上条件重复操作两次，最终产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-4(3)，电镜照片如图9。
[0058] 【实施例6】
[0059] 将8.5g NaF、1.7g NaAlO2、49g 30wt％NaOH水溶液、288ml水均匀混合后，加入300g 50wt％PEG 300(平均分子量约为300的聚乙二醇)，搅拌1小时后，在剧烈搅拌的状态下缓慢加入242ml 40％硅溶胶溶液。搅拌2小时后，转移至密闭反应釜，160℃反应100小时。
反应结束后经分离、去离子水洗涤、干燥后，经XRD鉴定为Magadiite层状硅酸盐，硅铝比约
100。该产物命名为Mag-3，电镜照片如图10。由图10可见，所制备的含铝Magadiite层状硅酸盐绝大部分为球状或花菜状的片层团聚体。
[0060] 取Mag-3，1g，加入0.02mol/L盐酸溶液600g，超声频率40KHz，功率200W，水浴温度60℃，超声3小时。产物洗涤过滤烘干后，按以上条件重复操作两次，最终产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-5(3)，电镜照片如图11，产物大部分片层为平铺分布。
[0061] 【实施例7】
[0062] 取Mag-1，1g，加入0.2mol/L盐酸溶液100g，超声频率20KHz，功率200W，水浴温度60℃，超声2小时。产物洗涤过滤后，按以上条件重复操作两次，最终产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-6(3)，电镜表征大部分片层为平铺分布。
[0063] 【实施例8】
[0064] 取Mag-2，1g，加入0.05mol/L盐酸溶液200g，超声频率28KHz，功率200W，水浴温度60℃，超声1小时。产物洗涤过滤后，按以上条件重复操作两次，最终产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-7(3)，电镜表征大部分片层为平铺分布。
[0065] 【实施例9】
[0066] 取Mag-2，1g，加入0.2mol/L盐酸溶液100g，超声频率28KHz，功率200W，水浴温度80℃，超声4小时。产物洗涤过滤后，按以上条件重复操作一次，最终产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-8(2)，电镜表征大部分片层为平铺分布。
[0067] 【实施例10】
[0068] 取Mag-3，1g，加入0.1mol/L盐酸溶液50g，超声频率40KHz，功率80W，水浴温度80℃，超声4小时。产物洗涤过滤后，按以上条件重复操作两次，最终产物洗涤过滤烘干后，命名为sonic-H-9(3)，电镜表征大部分片层为平铺分布。
